Вариометр

1384040 Изобретение относится к. гравиметрни и может быть применено для измере"ния быстрых вариаций вторых производных готенциала силы тяжести во времени.Цель изобретения - повьаение быст.родействия вариометра при измерениипеременных по времени горизонтальныхилн вертикальных градиентов ускорения силы тяжести.Блок-схема предлагаемого вариометра показана на чертеже.Вариометр содержит источник моно-,хроматического излучения 1, посредством делительного оптического эле"мента 2. первой 3-1 и второй 3-2 оптических систем ввода связанный с интерферометром, измерительные каналыкоторого выполнены в виде первого4-1 и второго 4-2 замкнутых сосудовс заключенными в них первым 5-1 ивторым 5-2 световодами, погруженнымнв первый 6-1 и второй 6-2 объемы жидкости, при этом первый световод 5-1посредством первого объема жидкости6-1 связан с первым 7-1 откалиброванным по массе датчиком гравитацнон"ного поля, а второй световод 5"2посредством второго объема жидкости6-2 связан с вторым 7"2 откалиброванным по массе датчиком гравитацнонного поля, первый 4-1 и второй 4-2заикнуть 1 е сосуды с заключенными всветоводамн 5-1 и 5-2 и жидкостямн6-1 и 6-2 помещены в первую 8-1 ивторую 8-2 термостатированные камерь соответственно. Выходы интерферометра через третью 9-1 и четвертую. 9-2 оптические системы ввода излучения связаны с входом фотоэлектронного преобразователя 10, выход которого подключен к первому входу делителя 11Вариометр содержит .также лазерныйдальномер 12 установленный йа термостатированной камере 8-1 и связанный оптически со световозвращателем(уголковьщ отражателем) 13, устанавливаемом на термостатированной камере 8-2, Информация о расстоянии между датчиками гравитационного поляпоступает на второй вход делителявыход которого связан .с входомрегистратора 14,Предложенный вариометр работаетследующим образом.Излучение монохроматнческого источникаделится делительиым оптн 2ческим элементом .2 на два равных по"тока, которые проходят через первый5-1 и второй 5-2 световоды, поступают через третью 9-1 и четвертую9-2 оптические системы ввода на входфотоэлектронного преобразователя 10,а затем - на первый вход целителя11, который осуществляет математичес-.кую операцию деления разности ускорений силы тяжести в точках расположения гравитационных датчиков 7"1 и7-2 на расстояние между ними, Фото,электрический преобразователь 10 ре"гистрирует разность оптических сигналов, проведших первый 5-1 и второй5-2 световоды (по изменению интерференционной картины). Эта разностьфаэ обусловлена различием в оптических длинах первого 5" 1 и второго 5-2световодов, порождаемом различием в,сжатии первого световода 5-1 под действием гидростатического давленияпервого объема жидкости 6-1, на кото 25 рую в свою очередь оказывает механическое воздействие датчик 7-1, и всжатии второго световода 5-2 подгидростатическим воздействием второгообъема жидкости 6-2, на которую всвою. очередь оказывает механическоевоздействие датчик 7-2. Делитель 11осуществляет также операции калибровки поступивших на его входы сигналов.Цель калибровки состоит в том, чтобы выразить измеренный градиент ускорения силы тяжести в этвешах (по-.казания снимают с регистратора 14),Гравитационный сигнал н первойточке измерения принимается первымдатчиком 7-1, затем этот сигнал пре 40образуется в упругие колебания первого объема жидкости 6-1, которыевоздействуют на первый световод 5-1и приводит к изменению его оптической длины,Гравитационный сигнал. вс второйточке измерения принимается вторым .датчиком 7-2, затем этот сигнал преобразуется в упругие колебания вто"рого объема жидкости 6-2, которым воздействуют на второй световад 5-2 и приводят к изменению его оптичес кой длины,В случае пространственного .однородного гравитационного поля раэность 55 фаэ оптических сигналон на выходе первого 5-1 и второго 5-2 световодовравйа нулю, поскольку разность ихоптических длин равна нулю.г1384060 3В пространственно неоднородном гравитационном поле оптические длины светово 11 ов 5- и 5-2 уже не равны .друг другу что пРиводит к изменению интерференционной картины, По изменению разности фаз оптических сигналов на выходе первого и второго световодов 5- и 5-2 судят о величине равности ускорений силы тяжести в двух точках измерения-. Искомый градиент ускорения силы тяжести в заданном направлении находят как резуль" тат деления полученной разности ускорений силы тяжести ЬВ в двух точках на расстояние ЬБ между этими точками,.измеренное дальномером. Эту опе-. рацию осуществляет делитель 11.для измерения горизонтальных градиентон ускорения силы тякести Ыили Инеобходимо расположить оба датчика гравитационных полей (вместе с соответствующими элементами устройства) в двух точках на одной за- . данной гориэонтальной прямой х или у и измерить с необходимой точностью расстояние Ьх или Ьу между этими точками. Соответствующие градиенты находятся как частное от деления Ь на дх или Ьу.Для измерения вертикального градиента ускорения силы тяжести (И ) оба датчика гравитационных полей (вместе с соответствующими злементамн устройства) располагают на заданном расстоянии друг от друга вдоль одной вертикальной линии г. Величину грациента находят как частное от де. ления дц на Ь г, где Ь г - расстояние между датчиками, измеренное дальномером. Операции нахождения градиентов И, И и Ы осуществляютсяделителем 11 и регистратором 14,формула изобретения Вариометр, содержащий два датчика гравитационного поля, разнесенных на заданное расстояние, чувствительный элемент, устройство для измерения расстояния между пробными массами,регистратор градиента ускорения силытяжести, о т л и ч а ю щ.иЯ с ятем, что, с целью повьппения быстро-действия, ои содержит источник моно"хроматического излучения, делительный,опт.ческий элемент, первую, вторую,третью и четвертую оптические систе"мыввода, первую и вторую термоста- тированиые камеры, причем первый ивторой датчики гравитационного полявыполнены в виде откалиброванных помассе .тел, а система регистрацни выфлполнейа по схеме интерферометра,включающего перный и второй световоды, помещенные в первый и второйзамкнутые сосуды, заполненные заданным первым и вторым объемами жидкости, при этом первый датчик гранита" Ационого поля гидранлически связан .с первым световодом посредством первого объема жидкости и вместе с первым светиводом помещен в первую тер мостатированную камеру, а второйдатчик гравитационного поля гидравлическн связан со вторым снетоводомпосредством второго объема жидкостии вместе с вторым снетонодом помещенво вторую термостатиронанную камеру,при этом выход источника монохроматического излучения через оптическийцелительный элемент, первьп оптичес-кий элемент ввода, первьп снетоводи третий оптический элемент ввода .связан с перньи входом фотоэлектронного преобразователя и через оптический делительный элемент, второйоптический элемент ввода, второй 40снетовод и четвертый оптический элемент ннода связан с вторьм входомфотоэлектронного преобразователя,выход которого связан с перныи входом делителя, вьмод делителя связан 45с входом регистратора, а устройстводля измерении расстояния выполнено ввиде лазерного дальномера, оптически связанного со снетовоэнращателем,причем выход лазерного дальномерасвязан с вторьп входом делителя.